Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Архив / Мосты больших пролетов (Курс лекций)

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 8.30. Мост через р. Кузнечиху в Архангельске

(общий вид моста, кабель моста во время сборки и в период эксплуатации)

8.7. Особенности применения железобетонных балок жесткости

1. Возможность применения местных материалов при изготовлении балок;

2.Балки конструктивно имеют мощное сечение, т.о., как правило, не требуют специального усиления на прочность и устойчивость;

3.Сечение балок зависит не от величины пролета, а от длины панели, следовательно, при одинаковых панелях сечение может быть постоянным,

независимо от величины пролета (т.о. по предложению В.И. Кириенко можно

Алексей Барановский

80

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

изготавливать стандартные железобетонные блоки длиной в одну панель и собирать из них пролеты различной длины);

4.Меняя стрелу провисания нити, можно регулировать (рационализировать) усилия (обжатие) в балке;

5.Мосты с железобетонной балкой обладают высокой жесткостью (увеличение жесткости в несколько (5 …6) раз). Повышение жесткости происходит

за счет увеличения собственного веса конструкций т.к. в процентном отношении доля временной нагрузки становится меньше;

6.В железобетоне, по сравнению с другими материалами происходит быстрое, в 2 … 3 раза быстрее, затухание колебаний, следовательно, повышается аэродинамическая устойчивость конструкции;

7.Железобетонные балки экономичнее в сравнении с металлическими

(стоимость железобетона меньше стоимости металла примерно в 10 раз);

8.Повышается коррозионная стойкость конструкции;

9.Для железобетонных балок величина пролета 60 … 120 м является рациональной, экономически целесообразное решение – до 500 м.

В последние годы, большая часть висячих и вантовых мостов за рубежом, проектируется с применением железобетонных балок жесткости. Во всех построенных висячих мостах с железобетонной балкой жесткости, пилоны также выполнены из железобетона.

8.8. Дополнительные меры повышения жесткости висячих мостов

Меры, приводящие к повышению жесткости висячих систем:

1. Постановка наклонных вант;

Ванты

L/4

L/4

Рис. 8.31. Постановка наклонных вант

Алексей Барановский

81

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

В таких системах, вертикальные ванты ограничивают вертикальные перемещения системы, а горизонтальные (пологие) – препятствуют горизонтальным перемещениям.

Как отмечалось выше, при загружении половины пролета балка жесткости имеет S-образный прогиб, наибольшие перемещения, при этом, возникают в четверти пролета, для уменьшения этих перемещений и применяют наклонные нисходящие ванты вблизи опор, которые являются своего рода, дополнительными упругими опорами. Установленные в системе восходящие ванты натянуты, и фиксируют очертание кабеля.

Системы с восходящими и нисходящими дополнительными вантами не получили широкого распространения из-за неблагоприятного внешнего вида, однако примеры имеются см. рис. 8.32 и 1.13.

Рис. 8.32. Схема моста через р. Огайо в США

2. Жесткое прикрепление цепи к балке (в одной точке) в середине пролета;

Н 1

Н 2

6

	Н 1 - Н 2
176	608	176

q

л.вл. Н 1

л.вл. Н 2

Рис. 8.33. Принципиальная схема и схема работы моста с прикрепление цепи к балке

(проставленные размеры соответствуют размерам Танкервильского моста (Франция))

Алексей Барановский

82

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Одна из возможных конструкций и принципиальная схема прикрепление кабеля на анкерной опоре показаны на рис. 8.34 и 8.35.

Рис. 8.34. Схема прикрепление кабеля на анкерной опоре Танкервильского моста

	1	1-1
Н вр	Кабель	Высокопрочные болты
	F тр	N
		Металлическая
		отливка (основание)
	1

Рис. 8.35. Схема прикрепление кабеля на анкерной опоре

В результате обжатия появляется сила трения кабеля о конструкцию, причем, необходимо создать такое обжатие, чтобы Fтр > Нвр (Fтр = µ×× N, N – нагрузка

от прижимающей части (того, что лежит на поверхности)).

Положительные свойства:

–уменьшение прогибов в четверти пролета (в среднем в 3 раза).

–прикрепление препятствует несимметричным формам колебаний системы;

Отрицательные свойства:

–распор в системе не постоянен;

–возникает необходимость работы балки (при несимметричном загружении) на продольное усилие Н1 – Н2;

–необходимо устраивать специальные закрепления балки на одной из опор;

–повышенная чувствительность системы к изменению температуры.

Алексей Барановский

83

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

3. Объединение цепи с балкой в единое целое на части длины пролета;

При этом в конструкции появляется ферма, имеющая наибольшую высоту там, где возникают максимальные моменты и прогибы (см. рис. 8.36). Растяжение

всех элементов фермы обеспечивается постоянной нагрузкой.

а)

14 м

345

б)

L/4	L/2	L/4
50 м	13 м
732	1524		732
Рис. 8.36. Схемы мостов с объединением цепи с балкой в единое целое
а – мост Флорианополис, 1931 г., Бразилия,			б – мост через Мессинский пролив, США

Положительные свойства:

–на участке равном L/2 устраняются взаимные перемещения кабеля и балки жесткости т.к. эти конструкции составляют единое целое;

–устраняются продольные перемещения цепи (ограничиваются изменения формы

равновесия);

–существенно повышается жесткость системы (в среднем в 2 раза) при возможном уменьшении высоты балки жесткости;

–возрастает экономичность системы (экономия металла может составлять до 30%).

4. Применение наклонных подвесок;

Рис. 8.37. Схема моста с наклонными подвесками.

(мост через р. Северн, 1966 г., Англия, см. также рис. 7.26)

Алексей Барановский

84

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 8.38. Мост через р. Хамбер с наклонными подвесками, Англия 1977-1981 гг.

Положительные свойства:

–система наклонных подвесок увеличивает общую жесткость моста (снижает изгибающие моменты) за счет превращения системы в комбинированную ферму;

–в общих узлах наклонных подвесок аккумулируется энергия, необходимая для гашения вынужденных колебаний за счет гистерезиса;

Гистерезис (см. рис. 8.39) – различие в величине упругих напряжений при одной и той же деформации при их увеличении или уменьшении, – т.е. приращение напряжений в конце деформации больше.

В наклонных подвесках происходит перераспределение напряжений с некоторым запаздыванием, что и аккумулирует энергию для гашения последующих изменений длины подвесок. В смежных узлах подвесок накапливается дополнительная энергия, которая препятствует перемещениям кабеля.

- продольное перемещение	σ
точек кабеля	σ 1	≠ σ 2
т.А	σ к
	σ 2	т.В
т.В	σ 2	т.А
	σ н

н	к
п - продольная деформация
подвесок

Рис. 8.39. Схема гистерезиса

Алексей Барановский

85

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Необходимо обеспечить работу подвесок как на растяжение (оно обеспечивается за счет действия постоянных нагрузок), так и на сжатие, это достигается выбором соответствующей их длины и угла наклона. Подвески надо ставить как можно круче, однако количество их при этом значительно увеличивается, экономичность и сложность системы растут.

5. Применение двухцепных мостов (система С.А. Цаплинна);

Стяжки между верхним и нижним кабелем

q

L/8				Своеобразный
				'податливый пилон''
L/2				L/2

Невыгодное загружение - загружение четверти пролета

Рис. 8.40. Схема двухцепного моста (нижние участки кабеля очерчены по параболе, верхние участки кабеля – прямолинейны)

В таких системах верхние прямолинейные участки кабеля можно рассматривать как своеобразный податливый пилон, установленный в середине пролета.

Положительные свойства:

–повышение жесткости системы;

–снижение высоты балки жесткости (в среднем на 30 … 40%);

–уменьшение отрицательных изгибающих моментов в балке.

Отрицательные свойства:

–увеличение расхода материала на цепи;

–сложность конструкции, увеличение количества узлов;

–менее благоприятный внешний вид.

Алексей Барановский

86

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Проекты мостов системы С.А. Цаплина предлагались в 30-е, 40-е годы ХХ в. см. рис. 8.41.

Рис. 8.41. Проект двухцепного моста

6. Совершенствование форм балок жесткости;

Сюда относится:

1. Повышение крутильной жесткости балок достигаемое, в частности, переходом к сквозным балкам (фермам) жесткости, см. также п. 7.5 рис. 7.28;

2. Улучшение аэродинамических характеристик балок устройством, обтекаемых балок коробчатого сечения, а также устройством элементов проезжей части полностью проницаемых потоками воздуха и т.п. см. также п.

7.5, рис. 7.26.

Алексей Барановский

87

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Лекция 4 СИСТЕМЫ ВАНТОВЫХ МОСТОВ

9.МОСТЫ С РАДИАЛЬНО-ВАНТОВЫМИ ФЕРМАМИ (висячей системы)

9.1.Общие сведения

9.2.Краткий обзор схем радиально-вантовых ферм

9.2.1.Простая радиально-вантовая ферма

9.2.2.Радиально-вантовая ферма с наклонными сходящимися подвесками

9.2.3.Радиально-вантовая ферма с наклонными несходящимися подвесками

9.2.4.Четырехдисковая радиально-вантовая ферма

9.2.5.Лучевая ферма

9.2.6.Лучевая ферма с повышенным средним узлом

9.2.7.Двухдисковая ферма с радиальным заполнением дисков

9.3.Проверка статической определимости радиально-вантовых ферм

10. ВАНТОВО-БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ

10.1.Особенности вантово-балочных мостов, роль в них балки жесткости

10.2.Цели и способы регулирования усилий

10.3.Схемы вантово-балочных мостов

10.3.1.Двухпролетные мосты с равными пролетами

10.3.2.Двухпролетные мосты с неравными пролетами

10.3.3.Трехпролетные мосты

10.3.4.Многопролетные мосты и меры повышения их жесткости

10.4.Схемы расположения вант в вантово-балочных мостах

10.5.Меры повышения жесткости вантово-балочных мостов

11. ВАНТОВЫЕ МОСТЫ С РЕШЕТЧАТЫМИ ФЕРМАМИ

Алексей Барановский

88

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Вантово-стержневые конструкции применяются в сооружениях различного назначения, такими сооружениями, в частности являются:

1. Большепролетные перекрытия, возводимые над ангарами, спортивными манежами, стадионами и т.п. (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Подвесное двухконсольное перекрытие рынка в Ганновере

2. Конструкции мачтового типа для сооружений радиосвязи, телевидения и т.п. (рис.9.2).

Рис. 9.2. Сооружения мачтового типа

3. Конструкции мостового типа, автодорожных и железнодорожных мостов, переходов газопроводов и нефтепроводов через реки и т.п. (рис. 9.3).

а)

б)

Рис. 9.3. Вантовые мосты

а– мост системы Жискляра – Росновского (1936 г.) – одна из наиболее старых вантовых систем мостов,

б– автодорожный мост в г. Кельне (Северинский мост)

Алексей Барановский

89